La tecnologia Acert

Controllo Elettronico

Il sistema Acert beneficia di una raffinata centralina elettronica, denominata Adem, che controlla e gestisce le funzioni principali del propulsore diesel. L’attuale versione ha una centralina di quarta generazione, la Adem 4 a 32 bit, che ha incrementato la velocità di esecuzione e ampliato la capacità di memoria; in ogni istante Adem 4 confronta il reale funzionamento del motore con migliaia di parametri ottimizzati, ricreati in laboratorio e memorizzati nella centralina, in modo da poter gestire il propulsore nel modo più efficiente, in ogni condizione.

Sistema di Aspirazione

L’accurato sistema di aspirazione consente di immettere aria pulita nella camera di combustione, senza mettere in ricircolo i gas di scarico con il risultato di mantenere i cilindri più puliti con meno residui, e una minore necessità di smaltire calore. Tutti i motori CAT con tecnologia Acert sono realizzati con avanzate testate a fl ussi incrociati, con una architettura che consente di aumentare velocità e volume d’aria pulita aspirata nei cilindri, migliorando l’effi cienza della combustione. L’aria pulita d’aspirazione viene compressa attraverso una coppia di turbocompressori in serie, garantendo un fl usso abbondante, senza far ricircolare i gas di scarico nella camera di combustione. La valvola di regolazione della pressione del turbo, WasteGate, viene gestita elettronicamente (non più meccanicamente), permettendo di controllarne l’apertura in modo preciso e rapido, indipendentemente dal regime del motore.

Valvole ad apertura variabile

I propulsori Acert sono dotati di quattro valvole per cilindro con un sistema di apertura variabile ad attuazione idraulica, sviluppato da Caterpillar. Attraverso l’azione degli attuatori idraulici, le valvole si aprono e si chiudono con una corsa variabile, consentendo di controllare e dosare il preciso volume d’aria aspirato in camera di combustione e il relativo fl usso di scarico, in funzione delle prestazioni richieste istante per istante dal motore, ottenendo una combustione sempre effi cace che riduce i consumi e le emissioni. Gli attuatori idraulici vengono pilotati dalla centralina elettronica Adem, che controlla il fl usso di olio inviato per fornire fl essibilità di apertura e chiusura delle valvole. Si crea così un sistema che gestisce la corsa delle valvole, che è complementare a quello fornito dall’albero a camme: è come se il propulsore avesse a disposizione infi niti profi li delle camme da poter utilizzare per ottimizzare il ciclo, in funzione del regime e del carico richiesto, riducendo i consumi e i gas di scarico, a favore delle prestazioni.

Sistema d’Iniezione

Caterpillar ha realizzato vari sistemi di iniezione per le proprie unità diesel, che ha nel tempo collaudato e sviluppato in diversi settori d’applicazione. Il sistema di alimentazione adottato dai propulsori Acert, si basa su innovativi iniettori pompa ad attuazione meccanica a controllo elettronico EUI (Electronic Unit Injectors), o ad attuazione idraulica sempre a controllo elettronico, HEUI. Il carburante, attraverso un circuito a bassa pressione, fl uisce all’interno degli iniettori, nei quali viene pressurizzato mediamente da 4 bar fi no a 2.000 bar. Quindi a differenza della tecnologia Common Rail dove tutta la linea a valle della pompa è in alta pressione, il sistema a iniettori pompa nei motori Acert, permette di mantenere il carburante a bassa pressione in tutto il circuito, pressurizzandolo solo quando è all’interno dell’iniettore. Con il sistema a iniezione EUI ad attuazione meccanica, l’energia richiesta all’iniettore per generare l’alta pressione, è ottenuta meccanicamente attraverso un eccentrico che preme sulla punteria dell’iniettore. Il ciclo d’iniezione comincia quando la centralina elettronica invia un segnale elettrico al solenoide della valvola di ricircolo del carburante che per effetto elettromagnetico si chiude, facendo fl uire il gasolio nella camera dell’iniettore a valle del pistoncino. Quando il pistoncino è spinto in basso dal bilanciere attraverso la punteria, la pressione nella camera aumenta rapidamente e, nel momento in cui supera il coeffi ciente di resistenza della molla che preme sull’otturatore, il carburante pressurizzato, passa attraverso l’ugello, cominciando l’iniezione. Quando la centralina di controllo elettronica sospende la corrente di eccitazione del solenoide, la valvola di ricircolo del carburante si apre, facendo istantaneamente calare la pressione nell’iniettore che, otturando l’ugello, interrompe l’iniezione. La tecnologia ad attuazione idraulica HEUI, aggiunge la particolarità di rendere completamente indipendente le caratteristiche e la pressione d’iniezione, dal regime del motore, in quanto sistemi svincolati. Controllata dalla centralina elettronica, è quindi possibile avere picchi d’iniezione indipendentemente dal regime e dal carico del motore. La tecnologia HEUI consente inoltre una maggiore fl essibilità ed effi cienza del funzionamento del propulsore diesel, attraverso un preciso controllo delle fasi dell’iniezione. L’impianto d’iniezione HEUI ad attuazione idraulica è composto da iniettori con un solenoide, una linea a bassa pressione del carburante, una centralina elettronica di gestione (ECM) e un circuito idraulico dell’olio. Le teste dei motori Acert con il sistema d’iniezione HEUI, sono disegnate per ospitare sia il circuito idraulico in bassa pressione dell’olio, che del carburante. Per attivare la fase d’iniezione, la centralina elettronica invia corrente elettrica al solenoide che per effetto del campo magnetico creato, apre la valvola dell’olio che viene fatto fl uire fi no alla sommità del ‘pistone intensifi catore’, il quale moltiplica e trasferisce la pressione di attuazione idraulica allo stantuffo dell’iniettore, spingendolo verso il basso. In questa fase, lo stantuffo pressurizza il combustibile che è stato immesso nell’iniettore; Quando il gasolio in pressione riesce a sollevare l’ugello polverizzatore dalla sua sede, avviene l’inizio dell’iniezione, che dura fin tanto che la centralina elettronica mantiene attivato il solenoide. Quando il controllo elettronico interrompe la corrente nel solenoide, la valvola dell’olio si richiude facendo collassare la pressione di attuazione dello stantuffo che, risalendo nella posizione iniziale, interrompe il flusso di carburante attraverso l’iniettore. Entrambe le soluzioni d’iniezione a controllo elettronico EUI ed HEUI, consentono di effettuare iniezioni multiple con una durata variabile e controllo della quantità di carburante iniettato; attraverso il Rate Shaping è possibile regolare la quantità e il modo di iniettare il combustibile durante la fase di combustione.

La Combustione

La tecnologia Acert consente di effettuare iniezioni multiple controllate elettronicamente, durante la combustione. La prima fase d’iniezione viene denominata “pilota” e consiste nell’iniettare all’inizio della combustione una piccola dose di combustibile, che consente di ridurre la temperatura di picco nel cilindro legata strettamente all’emissione degli ossidi di azoto. Successivamente avviene l’iniezione principale, che si compone di molteplici iniezioni successive, nelle quali il combustibile viene accuratamente dosato in modo da ottenere la combustione ottimale istante per istante, in funzione delle relative prestazioni richieste dal motore. La quantità e il modo in cui viene iniettato il combustibile nel tempo (Rate Shaping) influenza positivamente l’efficacia della combustione, ottenendo vantaggi quali l’aumento delle prestazioni, la diminuzione dei consumi, dei rumori e delle emissioni, che rispettano lo standard Epa Tier 2.

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